?1月10日，全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司牽頭申報的“鋁合金節(jié)能輸電導(dǎo)線及多場景應(yīng)用”項目獲得國家科學(xué)技術(shù)進步獎二等獎。項目發(fā)明了高導(dǎo)電率的硬鋁、中強鋁合金和耐熱鋁合金導(dǎo)線，突破成分與組織精確調(diào)控的關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)了導(dǎo)線多場景應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)及配套產(chǎn)品。三類導(dǎo)線相比現(xiàn)役導(dǎo)線，導(dǎo)電率分別提高4.0%、3.9%、3.3%。項目整體技術(shù)達到國際先進水平，主要技術(shù)指標達到國際領(lǐng)先水平。

聚焦輸電線路損耗展開研究

我國電力負荷和能源資源分布嚴重失衡，70%以上的電力需求集中在東部和中部，80%以上的能源資源分布在西部和北部。為滿足受端地區(qū)用電增長需求，實現(xiàn)能源富集地區(qū)電力外送，需要加快建設(shè)電力輸送通道和對已有線路實施增容改造。

電能通過輸電線路傳送。導(dǎo)電率是架空導(dǎo)線一項非常重要的性能指標。在實際運行中，由于要經(jīng)受雨雪冰凍等惡劣天氣，導(dǎo)線必須有足夠的機械強度，以支撐自身重量和外來荷載（冰荷載、風荷載等）。同時，考慮到短時過載會導(dǎo)致溫升，導(dǎo)線還要有一定的耐熱溫度。聯(lián)研院電工新材料研究所副研究員祝志祥介紹，導(dǎo)電率和強度、耐熱性三者之間，是此消彼長的關(guān)系。為了保障輸電線路的安全性，通常會“犧牲”導(dǎo)電率，因而現(xiàn)役輸電線路的電能損耗較大。

據(jù)國家能源局統(tǒng)計，2017年，我國輸電線路損耗約4000億千瓦時，占年發(fā)電量的6.5%左右，相當于三峽水電站全年發(fā)電量的4倍。

而根據(jù)測算，導(dǎo)電率提高1%IACS（國際退火銅標準），每千米輸電線路每年可節(jié)能1000～2500千瓦時。

鋁是架空輸電線路難以替代的導(dǎo)體材料，以常見的同塔四回路500千伏輸電線路計算，每千米需要用41噸導(dǎo)電鋁合金線材。

瞄準研發(fā)高導(dǎo)電率兼顧強度、耐熱性的高性能鋁合金導(dǎo)線，2012年，聯(lián)研院聯(lián)合中南大學(xué)、上海電纜研究所和國網(wǎng)遼寧、湖南電力，以及亨通、遠東集團等生產(chǎn)廠家，啟動“鋁合金節(jié)能輸電導(dǎo)線及多場景應(yīng)用”項目研究。

攻克難題研制應(yīng)用高導(dǎo)電率導(dǎo)線

該項目依托國家自然科學(xué)基金、國家電網(wǎng)有限公司科技項目、湖南省科技計劃重點項目等基金支持，經(jīng)過7年的基礎(chǔ)研究和關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)，研制出了高導(dǎo)電率的硬鋁導(dǎo)線、中強全鋁合金導(dǎo)線和耐熱鋁合金導(dǎo)線，并實現(xiàn)了系列產(chǎn)品的工程推廣應(yīng)用。

祝志祥介紹，制約鋁合金導(dǎo)體材料發(fā)展的有三大難題，分別是導(dǎo)電率、強度、耐熱性協(xié)同提高，大規(guī)模生產(chǎn)中組織、性能精準調(diào)控，以及大容量、低損耗、多場景可靠服役。

項目團隊突破多性能協(xié)同提升的特征微結(jié)構(gòu)設(shè)計及調(diào)控理論，揭示了彌散含鉺核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合粒子形成機制及作用機理，設(shè)計了三種特征微結(jié)構(gòu)，發(fā)明了滿足不同場景應(yīng)用要求的硬鋁、中強鋁合金和耐熱鋁合金三類高導(dǎo)電率的導(dǎo)體材料；開發(fā)了鐵、硅元素有效化的低成本制備技術(shù)，發(fā)明了促進脫溶、增強彌散析出的熱處理技術(shù)，通過相對電導(dǎo)率表征和監(jiān)測導(dǎo)體材料的脫溶行為，實現(xiàn)了全加工流程的組織調(diào)控，解決產(chǎn)品批次性能不穩(wěn)定的難題。同時，項目建立了大容量低損耗導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型，確定了多場景應(yīng)用導(dǎo)線的選型邊界條件，對不同導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的通流能力和電能損耗進行數(shù)值計算，設(shè)計了匹配耐腐蝕、防覆冰等多場景應(yīng)用的導(dǎo)線截面結(jié)構(gòu)，發(fā)明了系列節(jié)能導(dǎo)線連接關(guān)鍵技術(shù)。

項目組堅持黨建引領(lǐng)，攻堅克難，取得一系列成果。項目第二完成人、聯(lián)研院教授級高級工程師韓鈺介紹，依托項目研究開發(fā)的導(dǎo)線，近三年銷售22.31萬噸，新增產(chǎn)值36.26億元；累計架線2.15萬千米，實現(xiàn)了多場景的大容量、低損耗電力傳輸，每年可減少線路損耗約4.3億千瓦時，為我國構(gòu)建安全高效、清潔低碳的能源體系提供了重要支撐。成果獲授權(quán)發(fā)明專利30項，牽頭制定國家標準2項，發(fā)表論文27篇。